2025年9月17日，由欧洲杯直播开展的品牌系列讲座【南高师·格物讲堂】邀请到了北京师范大学系统科学欧洲杯直播 院长樊京芳教授于学正楼402教室开讲，作了题为“复杂系统相变与临界现象”的学术报告。本次报告由欧洲杯直播院长张力发教授主持，欧洲杯直播教师、研究生、本科生共计80余人参加了本次报告会。

首先，樊京芳教授向同学们简述了何为“还原论”，即认为复杂的系统、事物、现象可以通过将其分解成各部分的方法来加以理解和描述，还原论与系统科学关系紧密。然而，人类生活的时空尺度充满了复杂性：多粒子复杂涌现、非线性、跨尺度等，还原论的缺陷越来越明显，这些问题大多是由信息过载引起的。科学家对“越来越少的事物了解越来越多”，子学科的专业化正在为信息流动制造障碍。针对这种复杂性问题，只有具有不同学科背景的科学家利用互补的技术合作才能解决。真正跨学科的研究需要能够在自然科学、物理科学和社会科学之间架起桥梁。

针对在系统科学中“复杂系统”这一概念，樊京芳教授进行了讲解，在系统科学中，复杂系统的本质是：由大量自适应主体通过非线性相互作用，自下而上地形成动态的、涌现的、难以预测的宏观模式的集体行为。我们研究复杂系统，不是为了像牛顿力学那样做出精确的长期预测，而是为了理解系统行为背后的深层模式、结构和动力机制，从而更好地与之互动、管理和适应。而后，樊京芳教授展示了一些典型的复杂系统，如：大脑神经系统的复杂性、教育系统的复杂性、地球系统的复杂性等等。

研究任何复杂系统都具有极高的实际意义，针对复杂系统的研究，樊京芳教授向同学们着重讲解了“相变与临界现象”这一重要的概念。相变与临界现象是指大量个体相互作用引发的系统整体状态的转变，如：玻色-爱因斯坦凝聚、细胞相分离、群体运动、流行病大爆发、生态系统临界点，这些基于个体从无序到有序的多学科交叉研究的共性科学问题，具有临界慢化、关联长度发散、标度不变性的普适物理规律。

在这些复杂系统中，樊京芳教授着重向我们介绍了复杂系统理论在地球这个高度复杂系统中的应用。在Science提出的全世界最前沿的125个问题中不乏对地球生态的追问，“可以阻止全球气候变化吗”、“是否能够更准确地预测灾难性事件？”、“如果所有的冰融化会怎么样？”等等。在报告中，樊京芳教授向同学们展示了他与他的团队利用气候临界点遥相关的结构识别，基于非平衡动力学相变物理图像，开展气候临界点研究，发展了气候网络的研究框架。通过气候网络的检测分析，可以提高对高影响气候的预测概率，其团队成果被国际学术界与政策机构广泛引用。

樊京芳教授的本次报告向我们展示了多学科交叉的一个典例，开拓了同学们的视野，让同学们体会到了物理这门学科的发展多样性，帮助同学们深入理解从微观相互作用到宏观突变的跨尺度机制，拓展物理学在系统研究中的应用边界。

樊京芳教授简介：

樊京芳，北京师范大学系统科学欧洲杯直播 教授、院长，2025年获批国自然青 A(原国家杰出青年), 2021年入选国家级重大青年人才项目,现任德国波茨坦气候影响研究所客座教授。2014年毕业于中国科欧洲杯直播 理论物理研究所，获博士学位，先后在以色列、德国、美国多家国际知名研究机构从事博士后与访问研究。研究方向为统计物理与复杂系统理论及其在地球系 统中的交叉应用。在Nature Physics、 Nature Climate Change、 Nature Communications、PNAS等国际期刊发表论文70余篇 ,多项成果被国际学术界与政策机构广泛引用。现任JPhys Complexity, Chin. Phys. Lett等国际期刊编委，曾获“系统科学与系统工程科学技术青年科技奖”等多项荣誉。